变速器的发展历史
了解汽车的人都知道,汽车的动力是由发动机产生的。而发动机发出的动力通过离合器、变速器、传动轴等传递到车轮。变速器的重要性由此可见,所以,了解变速器的发展历史是每个爱车人所必需的。变速器的基本作用是:
1)改动传动比,降速增扭。
2)利用倒档实现汽车的倒向行驶。
3)在发动机熄火的情况下,利用空档中断动力传递,且便于汽车起动、怠速、换挡和动力输出。
近百年,变速器经历了用变速杆改变链条的传动比→手动变速器→有级变速器→无级变速器的发展历史。
1、早起汽车传动系统
早期的汽车传动系统,从发动机到车轮之间的动力形式很简单。发动机驱动一组锥齿减速齿轮,再传动到一根轴和皮带轮。皮带轮和驱动桥上的内齿轮啮合,使汽车行驶,大齿轮用来加速,能使汽车达到32 km/h的速度。如果遇到上坡,而爬坡能力不够时,驾驶员就停下车子,把小链轮啮合后进行驱动。
世界上第一辆汽油汽车由德国工程师卡尔·本茨和戈特利布·戴姆勒于1886年同时宣告制成,卡尔·本茨制造的是三轮汽车,后者制造的是四轮汽车。在三轮汽车中,汽油机发动以后,动力经齿轮和链条传至后轴,后轴系两个半轴,中间装有差速器,有利于车辆转弯。
前轮架位于一个叉形结构架上,类似现代自行车的前叉装置,上面有转向手柄,用来操纵车辆转弯。这辆车上还装有变速杆,用来改变链条的传动比,使车速快慢自如.
2、手动变速器
手动变速器是靠驾驶员直接操纵换挡手柄换挡,为汽车最初普遍采用。在20世纪60年代,大部分的汽车变速器只有3个档位,只有高速档具备同步器。当时驾驶员驾驶车辆时,必须有很好的技术,才能平顺地换档。发展至今,大多数手动变速器也搭载有5档,甚至6档速率。低档速率对节约燃料有好处,加快速度需要变高速档。
手动变速器(MT)主要采用齿轮传动的降速增扭原理,变速器内有多组传动比不同的齿轮副,一对齿数不同的齿轮啮合传动时,若小齿动时,输出转速就增高。汽车行驶时的换挡就是通过操纵机构使变速器内不同的齿轮副工作。
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z 1,n 1,M 1,主动齿轮的参数;z 2,n 2,M 2为从动齿轮的参数。如图1汽车波箱
所示:
图1 工作原理
图2 换挡原理
图3 变速原理
3、自动变速器
装有手动变速器的汽车在行车过程中,驾驶员通常需要频繁换档,这加重了驾驶员的负担,分散了驾驶
员的注意力,不利于行车安全。并且换档品质的好坏,很大程度上取决于驾驶员的熟练程度,而新手很难把握。自动变速器可以使换档过程自动完成,减轻了驾驶员的负担,并且消除了驾驶员操作水平的影响,保证了汽车的经济性和动力性,提高了行车舒适性和安全性。
图4 自动变速器的原理图
3.1、自动变速器的发展历史
▶1930年,戴姆勒公司将液力耦合器应用于汽车,改变了传统的机械传动方式。
▶1950年代,开发出了由液力变矩器和行星齿轮构成的自动变速器。1958年,荷兰的DAF公司H.Van Doorne博士研制成功了名为Variomatic的双V型橡胶带式CVT,并装备于DAF公司制造的Daffodil 轿车上,其销量超过了100万辆。
▶ 1960年代,应用较多,但是效率很低,开发重点转向了更高效率的液力变矩器。
▶1960年代出现了半自动的SAMT,只能控制离合器,选换档需要驾驶员完成。
▶六十年代中期,荷兰的VDT公司用金属带取代之前的橡胶带,研制出了能传递功率容量大,效率高,结构紧凑的无级变速器。
▶ 1970年代,出现了带有闭锁离合器的液力变矩器,提高了液力自动
变速器在高速时的效率。
▶ 1970年代SAMT发展成熟
▶ 1980年代增加了行星齿轮档位和驻车锁止(P)系统,并采用电子控制。
▶ 1983年,日本五十铃公司研制出全自动AMT,离合器和选换档都自动完成。
▶ 1987年,日本富士重工公司从VDT公司购买了金属带,并得到了VDT 公司的技术指导,生产了面向1.0L轿车的CVT,并装在Subaru Justy 轿车上,采用液压控制。
▶ 1990年代出现了智能化AMT,将AMT的控制同 ECU、ABS、ASR的控制相结合,实现动力传动系统一体化控制。
▶1995年9月,Honda公司开发了新一代金属带式CVT即Honda Multi Matic,实现了离合器、换挡和夹紧力的全电子控制
▶1999年德国奥迪公司联合LUK公司和Temic公司,开发完成了FF纵置金属链式CVT-Multitronic,成功地装在输出转矩310Nm、排量2.8L 的奥迪A6/A4和保时捷跑车上,并于2002年11月投放到中国市场。
▶ 2003年,Damler-Benz公司开发了7速AT
3.2、自动变速器的特点
1、汽车起步平稳,减小振动与冲击,提高乘坐舒适性;
2、汽车能以较低速稳定行驶,提高通过性;
3、自动适应道路阻力变化,提高平均速度和动力性;
4、便于实现自动换挡、减轻驾驶员体力,提高安全性;
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